Topaz

Topaz hay còn gọi là hoàng ngọc, là một khoáng vật silicat của nhôm và flo với công thức hóa học Al₂SiO₄₂. Topaz lần đầu được sử dụng làm đá quý trong trang sức vào năm 1737 khi Henekel mô tả mỏ Saxon. Với độ cứng cao, ánh thủy tinh mạnh và màu sắc phong phú, topaz nhanh chóng trở nên nổi tiếng. Tên gọi 'Topaz' xuất phát từ từ Hy Lạp 'topazos' có nghĩa là 'tìm kiếm', và trong tiếng Phạn cổ, 'topaz' có nghĩa là 'lửa'. Trước đây, các loại đá quý màu vàng và một số loại màu xanh lục cũng được gọi là topaz.

Cấu trúc tinh thể

Topaz có các thành phần chính bao gồm: Al₂O₃ chiếm từ 62-48%; SiO₂: từ 39,0 - 28,2%; F: từ 13 - 20,4%; và H₂O: 2,45%. F và OH có thể thay thế cho nhau, do đó, nếu topaz không có OH, công thức sẽ là Al₂F₂SiO₄, và nếu không có F, sẽ trở thành topaz hydroxyl với công thức Al₂(OH)₂SiO₄.

Topaz không màu, màu lam, và màu nâu thường chứa các bao thể hang hốc với 2 hoặc 3 pha. Những bao thể này có thể xuất hiện dưới dạng giọt nước hoặc bóng, trong đó có thể bao gồm khí CO₂. Bên cạnh đó, các bao thể rắn như anbit dạng tấm, apatit, brucit, muscovit, fluorit, gotit, granat, và hematit cũng thường thấy.

Topaz kết tinh theo hệ trực thoi với yếu tố đối xứng: 3L23PC. Dạng phổ biến nhất là lăng trụ với các rãnh sâu chạy dọc theo chiều dài tinh thể. Dạng tinh thể hoàn chỉnh với hai tháp khá hiếm, thường có một tháp dạng vòm trong khi đầu còn lại có mặt cát khai cơ sở do bị tách ra từ đá gốc. Các tinh thể đẹp thường chỉ xuất hiện trong các hốc, với nhiều mặt hoàn hảo và kích thước lớn (có thể nặng tới 25 – 32 kg). Dạng lăng trụ phổ biến nhất có các hình đơn [110]; [120]; [041] song diện [001], lưỡng tháp [111], [223]...

Vì tính chất cát khai hoàn toàn theo mặt cơ sở, topaz thường được mài cắt theo hình oval hoặc giọt nước dọc theo chiều dài tinh thể. Điều này dẫn đến khả năng nứt đôi hoặc vỡ thành hai phần. Các viên màu đậm trung bình thường được cắt kiểu emơrôt (cắt bậc).

Độ cứng tuyệt đối của topaz là 1427 kg/mm².

Các tính chất quang học

• Topaz có thể không màu, màu lam, lam-lục giống aquamarin, màu vàng; màu hồng và đỏ thì rất hiếm.
• Lưỡng chiết: 0,008
• Ánh: Topaz có ánh thủy tinh và hơi trơn, với một chút ánh lửa.
• Topaz luôn trong suốt, trừ khi có nhiều bao thể tạo ra hiện tượng đám mây.
• Tính đa sắc: Rõ ràng nhưng không mạnh, ngoại trừ màu hồng có ánh lửa: màu hồng và không màu.

Những viên topaz màu đỏ vàng (màu Sherry) thường có ba sắc thái chính: vàng mật ong, vàng đỏ, và vàng hồng nhạt. Màu lam của topaz có thể là lam nhạt, hồng nhạt, hoặc xanh lam.

• Dưới kính lọc Chelsea, những viên topaz màu lam cho thấy màu lam pha chút lục.
• Phổ hấp thụ: Phổ hấp thụ của topaz không thể quan sát dễ dàng trừ màu Sherry, mà màu này do nguyên tố Cr tạo ra nhưng không có phổ hấp thụ rõ ràng. Khi xử lý nhiệt, sẽ xuất hiện vạch kép tại 6828, và có thể nhìn thấy rõ hơn khi ánh sáng qua viên đá được lọc bằng CuSO₄.
• Tính phát quang: Tùy thuộc vào loại, topaz chứa nhiều hydroxyl (OH) hoặc fluoride (F) sẽ phát quang màu vàng nhạt hoặc lục nhạt yếu dưới sóng dài, và dưới sóng ngắn thì cường độ phát quang yếu hơn nhiều.

Các phương pháp xử lý và tổng hợp

Topaz thường bị phai màu khi nung ở nhiệt độ cao. Topaz màu đỏ nâu từ Brasil sẽ chuyển sang không màu ở 450 °C, nhưng khi nguội, nó sẽ chuyển màu từ hồng cá hồi đến đỏ tím tùy theo màu sắc ban đầu và mức độ nhiệt độ. Topaz không được tổng hợp để sử dụng công nghiệp.

Nguồn gốc và phân bố

Topaz thường xuất hiện trong các thành tạo pegmatit, kết hợp với các khoáng vật như tuamalin, fluorit, thạch anh, berin, và felspat. Nó cũng có thể được tìm thấy trong các mạch nhiệt dịch.

Các mỏ nổi tiếng khai thác topaz bao gồm Brazil (bang Minas Gerais) và mỏ Lapaz ở Mexico với nguồn topaz màu vàng. Ở Mỹ, topaz màu hồng, vàng và xanh lam rất được ưa chuộng. Topaz cũng được khai thác ở Úc, Myanmar, và đặc biệt là Nga, nơi có nhiều topaz màu lam và lục tại vùng núi Ural.

Tại Việt Nam, topaz được tìm thấy trong pegmatit ở Thạch Khoán, Vĩnh Phú, cùng với thạch anh, berin và một số khoáng vật khác. Tại Xuân Lệ, Thường Xuân, Thanh Hóa, topaz có nguồn gốc pegmatit, cộng sinh với aquamarin và thạch anh. Ở Lâm Đồng, topaz trong pegmatit cộng sinh với felspat và thạch anh.

So sánh topaz với đá tự nhiên và đá tổng hợp

So với đá tự nhiên

• Thạch anh: Sử dụng chất lỏng bromoform để phân biệt; topaz sẽ chìm xuống trong khi thạch anh nổi lên.
• Berin, orthoclas và brazilianit có thể phân biệt bằng phương pháp tỷ trọng và đo chiết suất (berin - 1,57; orthoclas - 1,53; brazilianit - 1,602-1,623).
• Danburit, tuamalin và apatit: Dùng khúc xạ kế hoặc chất lỏng Di-iodmetan (tỷ trọng 3,33). Apatit có phổ hấp thụ mạnh ở vùng lục tại 511 và 490, cũng như ở vùng da cam 631 và 622; trong khi topaz thường không có bao thể hoặc vết nứt như apatit.
• Corindon, cryzoberin và zircon: Dễ dàng phân biệt bằng khúc xạ kế.

So sánh với đá tổng hợp

Topaz tổng hợp chủ yếu được tạo ra phục vụ nghiên cứu lý thuyết, không phải để thị trường. Quá trình tổng hợp bao gồm việc tác dụng của axit hydrofluosilic với Si và Al cùng với sự có mặt của H₂O ở nhiệt độ 500 °C.

Topaz tổng hợp thực chất là sapphire tổng hợp được chế tác để có màu sắc tương tự như topaz.

• Thạch anh Lưu trữ 2009-02-11 tại Wayback Machine
• Danh sách khoáng vật